Zur Statik der Bodenvernagelung

Zur Bemessung von Nagelwänden stehen eine Vielzahl von Ansätzen zur Verfügung. Diese basieren auf einem Vergleich von widerstehenden und treibenden Kräften im Grenzzustand. Es wird angenommen, dass durch die Verformungen bei Ausbildung eines Starrkörper-Bruchmechanismus Zugkräfte in den Nägeln mobilisiert werden, die sich stabilisierend auswirken. Inwieweit die gängigsten dieser Bemessungsansätze realistische Ergebnisse liefern, wird zu Beginn dieser Arbeit anhand eines Großversuchs von Gässler untersucht. Dabei zeigt sich, dass mit keinem der Verfahren die Bruchlast prognostiziert werden kann. Als Grund hierfür kann die Unzulänglichkeit der Ansätze in mechanischer Hinsicht ausgemacht werden: Die sich beim Versagen ausbildende Scherfuge schneidet die Nägel mehr oder weniger rechtwinklig. Dadurch werden die Nägel hauptsächlich abgeschert und nur in geringem Maße gezogen. Darüber hinaus soll der Bruchzustand mit ausreichender Sicherheit vermieden werden. Eine Betrachtung von im Gebrauchszustand mobilisierten Nagelkräften scheint daher eher sinnvoll. Unter Berücksichtigung stetiger Verschiebungsfelder wird in dieser Arbeit ein Ansatz zur Bemessung von Nagelwänden im Gebrauchszustand auf Basis der Theorie der Komposite hergeleitet. Mit Hilfe dieses Ansatzes lässt sich die von Gässler im Versuch ermittelte Bruchlast sehr genau bestimmen. Da Erdnägel in den gewachsenen Boden eingebracht werden, müssen bei Standsicherheitsberechnungen von Nagelwänden eventuelle Festigkeitsreserven des Bodens in situ berücksichtigt werden. Zur Ermittlung der Scherfestigkeit ungestörter Böden dient das im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelte Feld-Rahmenschergerät. Für bindige Böden stimmen die mit diesem Gerät ermittelten Scherfestigkeiten sehr gut mit Rahmenscherversuchsergebnissen an ungestörten Proben überein. Damit kann von der Funktionalität des Feld-Rahmenschergerätes ausgegangen werden. Feldversuche an zementierten Flussedimenten, einem Boden, bei dem die Entnahme ungestörter Proben nicht möglich ist, liefern deutlich höhere Scherfestigkeiten als Triaxialversuche an gestörten Proben.